一种减阻螺旋桨及无人机
阅读说明：本技术 一种减阻螺旋桨及无人机 (Resistance-reducing propeller and unmanned aerial vehicle ) 是由 龚帮民 张立 程灵泉 姜超然 艾剑良 于 2021-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种减阻螺旋桨及无人机,属于无人机领域。减阻螺旋桨包括电机座、电机、连接套、桨叶和桨叶限位装置；电机固定安装在电机座上,连接套固定连接在电机的输出轴上；桨叶通过桨叶轴可转动地连接在连接套上,桨叶轴垂直于电机的输出轴,桨叶至少有两个且以电机为中心周向均匀布置；每个桨叶与连接套之间均连接有桨叶限位装置,桨叶限位装置用于限制桨叶的转动范围,桨叶的转动范围的两个端点分别对应于桨叶平行于和垂直于电机的输出轴。无人机则包括机身和安装在机身上的减阻螺旋桨。本发明的减阻螺旋桨在应用于飞机上后,桨叶能够在电机工作时张开而提供推力、在电机关闭后收起而减小阻力、在运输和保存时收起而降低尺寸。(The invention discloses a drag reduction propeller and an unmanned aerial vehicle, and belongs to the field of unmanned aerial vehicles. The drag reduction propeller comprises a motor base, a motor, a connecting sleeve, a blade and a blade limiting device; the motor is fixedly arranged on the motor base, and the connecting sleeve is fixedly connected to an output shaft of the motor; the paddle is rotatably connected to the connecting sleeve through a paddle shaft, the paddle shaft is perpendicular to an output shaft of the motor, and at least two paddles are uniformly arranged in the circumferential direction by taking the motor as the center; all be connected with paddle stop device between every paddle and the adapter sleeve, paddle stop device is used for restricting the rotation range of paddle, and two endpoints of the rotation range of paddle are parallel to and perpendicular to the output shaft of motor corresponding to the paddle respectively. The unmanned aerial vehicle comprises a vehicle body and a resistance-reducing propeller installed on the vehicle body. After the drag reduction propeller is applied to an airplane, the blades can be unfolded to provide thrust when the motor works, folded to reduce resistance when the motor is closed, and folded to reduce size when in transportation and storage.)
技术领域
本发明涉及无人机领域，特别涉及一种减阻螺旋桨及无人机。
背景技术
固定翼飞机需要与空气之间有一定的相对速度才能够产生飞行用的升力，因为这个原理，固定翼飞行器具有飞行速度快、经济、运载能力大的特点。
相对于载人固定翼飞机，固定翼无人机在有大航程、大高度要求的飞行场景下，这更具有优势，例如电力巡线、公路监控等等。在测量领域，通过携带相机等测绘设备，一架续航时间2.5小时、时速80公里的电动固定翼无人机，一次就可以测绘20平方公里的面积。如此高效率、大范围的测绘能力，使得固定翼无人机在地震、洪水等自然灾害发生后的应急救援中无疑能够展现出显著价值。再如在巡检领域，固定翼无人机也是偏远地区电路、管道等长距离巡检的利器。
对于后推式无人机，即发动机从后侧对无人机施加推力。从重心来说，其大部分电子设备和航拍设备都是安装在无人机的头部，所以将动力布置在无人机的后面时，重心比较好调节。另外因为电子设备都在无人机的前部，所以动力必须装在后面，从而减少发动机震动对电子设备诸如陀螺仪云台等的影响。
但是在减速和滑翔飞行过程中，发动机的螺旋桨桨叶保持展开状态会不利于飞行，导致飞行阻力较大，且展开状态的桨叶也不利于无人机的运输和保存。
发明内容
针对现有技术存在的后推式无人机的桨叶在无人机滑翔飞行会带来飞行阻力，以及不便于运输和保存的问题，本发明的目的在于提供一种减阻螺旋桨及无人机。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
第一方面，本发明提供一种减阻螺旋桨，包括电机座、电机、连接套、桨叶和桨叶限位装置；所述电机固定安装在所述电机座上，所述连接套固定连接在所述电机的输出轴上；所述桨叶通过桨叶轴可转动地连接在所述连接套上，所述桨叶轴垂直于所述电机的输出轴，所述桨叶至少有两个且至少两个所述桨叶以所述电机的输出轴为中心周向均匀布置；其中，每个所述桨叶与所述连接套之间均连接有所述桨叶限位装置，所述桨叶限位装置用于限制所述桨叶的转动范围。
优选的，所述桨叶的转动范围的两个端点分别对应于桨叶平行于和垂直于电机的输出轴。
优选的，所述桨叶与所述桨叶轴固定连接，所述桨叶轴与所述连接套可转动连接；所述桨叶限位装置包括固定连接在所述桨叶轴上的限位片以及固定安装在所述连接套上的挡板片，其中，所述挡板片布置有两个，且所述限位片被限制在两个所述挡板片之间。
优选的，所述桨叶限位装置包括有两个所述限位片，两个所述限位片分别固定安装在所述桨叶两侧的所述桨叶轴上。
优选的，所述桨叶轴与所述连接套螺纹连接。
优选的，所述电机座上设置有减重孔。
优选的，所述电机上固定安装有第一垫圈，所述第一垫圈与所述电机座螺纹连接。
优选的，所述电机的输出轴上通过键连接有轴套，所述连接套固定安装在所述轴套上。
第二方面，本发明还提供一种无人机，包括机身和连接在所述机身上的机翼，所述机身和/或所述机翼上安装有如上所述的减阻螺旋桨；其中，所述减阻螺旋桨中的桨叶平行于所述电机的输出轴时，所述桨叶的梢部朝向所述机身的后部。
优选的，所述电机座上固定安装有第二垫圈，所述第二垫圈与所述机身和/或所述机翼螺纹连接。
采用上述技术方案，由于连接套、相对于连接套可转动的桨叶轴以及用于限制桨叶转动角度的桨叶限位装置的设置，使得电机转动后，桨叶在离心作用下通过桨叶轴相对于连接套发生转动，从而使桨叶展开到垂直于电机输出轴的状态，从而通过旋转而产生推力，而在电机停止转动后，在空气阻力或者外力的作用下，桨叶通过桨叶轴再次相对于连接套发生转动，从而使桨叶收缩到平行于电机输出轴的收起状态，从而降低空气阻力以及便于运输和保存。
附图说明
图1为本发明一种减阻螺旋桨的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为本发明一种无人机的结构示意图。
图中:1-桨叶、2-桨叶轴、3-电机的输出轴、4-轴套、5-限位片、6-挡板片、7-连接套、8-电机、9-电机座、10-第二垫圈、11-机身、12-减重孔、13-第一垫圈、14-机翼。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。
另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
一种减阻螺旋桨，如图1及图2所示，包括电机座9、电机8、连接套7、桨叶1和桨叶限位装置。
其中，电机8固定安装在电机座9上，例如，电机8的机壳上通过焊接的方式固定了解有第一垫圈13，第一垫圈13的圆周外壁上设置有外螺纹，相应的在电机座9上设置有与该外螺纹相适配的内螺纹孔，从而使得电机8通过第一垫圈13螺纹连接在电机座9上，以方便拆卸和维护电机8。
其中，连接套7则固定连接在电机8的输出轴3上。例如，电机8的输出轴3上通过键连接有轴套4，而连接套7则通过焊接的方式固定安装在轴套4上。
其中，桨叶1通过桨叶轴2可转动地连接在连接套7上，并且，桨叶轴2垂直于电机8的输出轴3。例如，桨叶1的根部开设有与桨叶轴2相适配的轴孔，桨叶轴2穿设在该轴孔内后通过键固定即可，而桨叶轴2的两个端部均凸出于轴孔，以便于与连接套7可转动连接。例如，在连接套7的外壁上设置两个相对的耳，该两个相对的耳上也开设有同轴布置的轴孔，上述的桨叶轴2的两端分别安装在两个耳上的轴孔内即可；或者，将耳上的轴孔替换为螺纹孔，相应的在桨叶轴2的两端设置螺纹，从而使得桨叶轴2以螺纹的形式旋拧在连接套7上，如此设置，桨叶轴2的轴向运动与其周向转动相关联，因此可有效防止桨叶轴2在使用过程中发生轴向窜动。
可以理解的是，桨叶1至少有两个，并且至少两个桨叶1以电机8的输出轴3轴线为中心周向均匀布置，即，桨叶轴2配置有至少两个，并且在确保桨叶轴2均垂直于电机8的输出轴3的情况下，使桨叶轴2均匀分布在以电机8的输出轴3轴线为中心的同一圆周上。
其中，每个桨叶1与连接套7之间均连接有桨叶限位装置，桨叶限位装置用于限制桨叶1的转动范围，也可以理解为，桨叶限位装置用于限制桨叶1与电机8的输出轴3之间的夹角，例如本实施例中，设置桨叶1与电机8的输出轴3之间的夹角为0-90°，桨叶1可在该角度范围内围绕桨叶轴2的轴线转动。
而在桨叶1与桨叶轴2固定连接的基础上，即桨叶轴2相对于连接套7可转动连接的基础上，设置桨叶限位装置具体包括有限位片5和挡板片6，其中，限位片5通过焊接或者螺钉连接的方式固定连接在桨叶轴2上，而挡板片6则焊接或者螺钉连接的方式固定在连接套7上，并且配置挡板片6有两个，两个挡板片6以桨叶轴2为中心周向间隔90°布置，且限位片5在随桨叶轴2转动的过程中始终被限制在两个挡板片6之间的90°范围内。而在挡板片6的安装适于使当限位片5分别与两个挡板片6相接触时(即桨叶1的两个极点位置)，上述的桨叶1分别平行和垂直于电机8的输出轴3，并且桨叶1平行于电机8的输出轴3时，桨叶1的末梢与电机8的输出轴3的末端指向同一方向。而在另一优选实施例中，设置桨叶限位装置包括有两个限位片5，两个限位片5分别固定安装在桨叶1两侧的桨叶轴2上，如此不但能够提高挡板片6的阻挡效果，还能够将桨叶1的位置限制，从而防止桨叶1在使用过程中发送轴向窜动。
在另一优选实施例中，电机座9上设置有减重孔12，例如电机座9周向侧壁的左、右、上、下四侧均设置上述的减重孔12。
使用时，电机座9固定在飞机上，并使电机8的输出轴3末端朝向飞机的后部一侧，当电机8启动后，在离心力的作用下，桨叶1处于张开状态，即桨叶1与电机8的输出轴3之间的夹角为90°，并在在限位片5和其中一个挡板片6的作用下，桨叶1保持该状态并旋转，从而产生推力，使飞机得以前进；而当飞机处于滑行状态或者需要进行运输和保存时，电机8停止工作，在空气阻力或者是外力的作用下，桨叶1能够转动到平行于电机8的输出轴3的位置，从而减小滑行阻力以及整体体积尺寸并方便运输和保存。
实施例二
一种无人机，包括机身11和连接在机身11上的机翼14，其中，机身11和/或机翼14上安装有实施例一公开的减阻螺旋桨。并且，当减阻螺旋桨中的桨叶1平行于电机8的输出轴3时，桨叶1的梢部朝向机身11的后部，也即，桨叶1平行于电机8的输出轴3时，桨叶1的末梢与电机8的输出轴3的末端指向同一方向。
如图3所示，配置上述的减阻螺旋桨固定安装在机身11的背部(上部)，并且电机8的输出轴3的末端朝向机身11的后部，可以理解的是，电机8的输出轴3可以平行于机身11，也可以与机身11之间具有一夹角，而该夹角的范围适于使桨叶1产生的推力具有一个能够驱动无人机前进的水平分力，例如30°或者45°均可。
本实施例中，在电机座9上通过焊接的方式固定安装有第二垫圈10，第二垫圈10的外壁设置有外螺纹，机身11上设置有与该外螺纹配合使用的内螺纹孔，以便于电机座9通过螺纹的方式可拆卸连接在机身11上，从而方便对减阻螺旋桨进行拆卸和维护。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
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